随着电力电子和计算机等技术的发展,永磁同步电机的优势愈加凸显,并因体积小、质量轻和效率高等优点广泛应用在可靠性要求高的场合。直接转矩控制因简单易于实现、转矩响应快且鲁棒性强,已广泛应用于永磁同步电机控制中。但直接转矩控制中因开关频率不稳定,存在磁链控制不对称、转矩脉动大等问题,因此本文以永磁同步电机直接转矩控制系统为对象,做了以下工作:(1)针对PI对参数敏感,以转速误差为状态量,选择快速终端滑模函数和指数趋近率,设计基于快速终端滑模的速度控制器,并给出收敛性证明和稳定性分析,最后以准滑模态函数sigmoid(s)代替符号函数以减小抖振。仿真实验表明,改进后转速波动由原系统的10‰降低至1‰,且速度响应加快。转矩脉动由3.7592改善为2.4120,较原系统降低35%,验证算法有效可行。(2)针对机械传感器带来的问题,引入基于自适应无迹卡尔曼的无传感器滤波算法。推导永磁同步电机基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的迭代公式,并在仿真平台实现。仿真实验表明,引入自适应无迹卡尔曼滤波算法后,转矩脉动由2.4120减小至1.8304,转矩脉动进一步改善24.1%,相较于传统直接转矩控制系统,改善51.3%,验证自适应无迹卡尔曼滤波算法对转矩脉动的改善真实有效。(3)为进一步降低转矩脉动以满足高精密场合,引入模型预测控制。简化传统预测模型,并在简化的模型基础上考虑占空比,设计改进的模型预测算法,给出该算法的数学模型。仿真实验数据表明,引入简化的占空比模型预测控制后,转矩脉动降低为0.9306,较引入前改善48.1%,较传统直接转矩控制系统转矩脉动改善74.7%。